CN107725122A - 9mw混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机及其温度调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，既适用于汽轮发电机组拖动发电机，又满足压力1.3MPa、320℃、120t/h排汽指标对外供热，并且还能保证汽轮机安全可靠运行、以75％THA(THA:热耗率验收工况)工况点作为设计点、至少运行在50％THA以上工况。本发明所得到的9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，具有如下优点：1、通过合理配置，即保证利用拖动发电机组形式产生额外的经济效益，并满足工业供热市场1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求，适合于大范围的推广和使用。2、调节阀首次采用以排汽温度为反馈条件控制调节阀开度,以达到控制蒸汽进汽参数。温度控制相对于常规以压力为反馈条件的劣势是具有反馈延迟性，但是能准确满足1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮发电机组用工业汽轮机，尤其是9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机。
背景技术
经市场调研，工业供热市场存在1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求，主机四抽无法满足该参数。如果采用再热冷端蒸汽或其它汽源进行减温减压，其经济性较差。同时由于单纯再热冷端蒸汽的蒸汽量也无法满足120t/h的流量需求，需要额外通过再热器出口的蒸汽进行补充。目前市场上没有同时满足上述工业供热需求并具有良好经济效益的相关设备，导致能源的浪费及设备运行效率低下，因此需要一种新型高效节能的汽轮机满足上述需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，既适用于汽轮发电机组拖动发电机，又满足压力1.3MPa、320℃、120t/h排汽指标对外供热，并且还能保证汽轮机安全可靠运行、以75％THA(THA:热耗率验收工况)工况点作为设计点、至少运行在50％THA以上工况。
保证上述目标的关键就是控制调节阀来控制进汽的温度及压力，具体为针对蒸汽再热器出口处调节阀、再热冷端处调节阀及汽轮机本体蒸汽进口处调节阀，进汽主管道调节阀设定目标调节压力值为1.3MPa，并采用PID控制,排汽管道上设有压力传感器和温度传感器。
为了达到上述目的，本发明公开了9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，它包括转子、蒸汽室、汽缸、前支座、后支座和进汽调节阀组，其特征是，汽轮机进汽包括再热器管道进汽和再热冷端管道进汽，再热器管道和再热冷端管道连通成汽轮机蒸汽进汽主管道，汽轮机蒸汽进汽为混温蒸汽，进汽调节阀组包括高压速关阀、调节阀组，其中混温蒸汽经由进汽主管道上设置的第一高压速关阀、第二高压速关阀进入汽轮机做功；再热器管道、再热冷端管道、蒸汽进汽主管道分别设有同步控制的调节阀组，调节阀组分别为再热器出口处第一调节阀、再热冷端出口处第二调节阀及汽轮机本体进汽主管道进口处第三调节阀；
汽轮机还包括针对调节阀的控制系统，控制系统包括控制器和传感器，传感器包括设置于排汽管道上的压力传感器和温度传感器，压力、温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对调节阀进行动作；压力传感器所测得压力信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对第三调节阀进行动作；温度传感器所测得温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对第一调节阀、第二调节阀进行动作。
其中，排汽温度目标设定值为320℃，排汽温度死区范围为320～330℃，由于排汽温度调节效果的滞后性，在技术上认为当温度传感器所测得排汽温度在320～330℃范围内时，都是符合设定值目标的，此时对第一调节阀、第二调节阀的开度控制已满足要求，不需要进一步调节。
其中，进汽主管道第三调节阀设定目标调节压力值为1.3MPa。
为了达到排汽供热需求，满足压力1.3MPa、320℃、120t/h排汽指标对外供热，并且还能保证汽轮机安全可靠运行、至少运行在50％THA以上工况，兼顾汽轮机发电效率及经济效益，就需要在再热冷端蒸汽基础上，额外通过再热器出口的蒸汽进行补充，即由再热冷端蒸汽及再热器出口蒸汽两路蒸汽混合而成汽轮机蒸汽进汽。因此，汽轮机蒸汽进汽为混温蒸汽，汽轮机蒸汽进汽由再热冷端蒸汽及再热器出口蒸汽两路蒸汽混合而成，汽轮机能够满足两路汽源混合或不经混合均有可能进入汽轮机，保证汽轮机安全可靠运行，以75％THA工况点作为设计点、至少运行在50％THA以上工况，并考虑大部分运行情况，保证汽轮机输出功率基本能维持在7700KW以上，同时保证其他正式工况点的相对效率不至于太低(而在50％THA以下的工况，由于输出功率较低，基本不建议运行)。
本发明所得到的9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，具有如下优点：
1、通过合理配置，即保证利用拖动发电机组形式产生额外的经济效益，并满足工业供热市场1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求，适合于大范围的推广和使用。
2、调节阀首次采用以排汽温度为反馈条件控制调节阀开度,以达到控制蒸汽进汽参数。温度控制相对于常规以压力为反馈条件的劣势是具有反馈延迟性，但是能准确满足1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求。
附图说明
图1是汽轮机拖动发电机的结构图。
图2是实施例系统示意图。
图中：1、第一调节阀；2、第二调节阀；3、第一高压速关阀；4、第二高压速关阀；5、第三调节阀；6、压力传感器；7、温度传感器；8、汽轮机；9、再热器管道；10、再热冷端管道；11、排汽管道。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：适用于汽轮发电机组拖动发电机。汽轮机与发电机为联轴器直连，转速为3000rpm，75％THA工况点功率为7750KW。
汽轮机基本参数及THA运行范围：机型HNG50/40/25，正常进汽压力3.663MPa，正常进汽温度448.2℃。汽轮机为变工况运行，以75％THA工况点为设计点，并考虑大部分运行工况，保证汽轮机输出功率基本能维持在7700KW以上，同时保证其他正式工况点的相对效率不至于太低。同时由于50％THA工况的输出功率较低，不建议运行。
如图1所示，本实施例描述的9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，它包括转子、蒸汽室、汽缸、前支座、后支座和相关进汽调节阀。如图2所示，汽轮机8进汽包括再热器管道进汽和再热冷端管道进汽，再热器管道9和再热冷端管道10连通成汽轮机蒸汽进汽主管道，汽轮机蒸汽进汽为混温蒸汽，进汽调节阀组包括高压速关阀、调节阀组，其中混温蒸汽经由进汽主管道上设置的第一高压速关阀3、第二高压速关阀4进入汽轮机做功。
所述的9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机配置三个调节阀对主蒸汽进汽参数进行控制，调节阀组分别为再热器出口处第一调节阀1、再热冷端出口处第二调节阀2及汽轮机本体进汽主管道进口处第三调节阀5。再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀1、第二调节阀2采用以排汽温度为反馈条件控制调节阀开度；进汽主管道上位于汽轮机本体蒸汽进口处设置的第三调节阀5以排汽压力反馈条件控制调节阀开度。汽轮机蒸汽进汽为混温蒸汽，汽轮机蒸汽进汽由再热冷端蒸汽及再热器出口蒸汽两路蒸汽混合而成，汽轮机能够满足两路汽源混合或不经混合均有可能进入汽轮机，保证汽轮机安全可靠运行。
汽轮机还包括针对调节阀的控制系统，控制系统包括控制器和传感器，传感器包括压力传感器6和温度传感器7，信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照技术设定对调节阀进行动作；压力传感器6所测得压力信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照技术设定对第三调节阀5进行动作；温度传感器7所测得温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照技术设定对第一调节阀1、第二调节阀2进行动作。压力传感器6和温度传感器7设置在排汽管道11上。由此，主蒸汽进汽由3个调节阀同步控制，但，同步控制由于调节阀的控制发散性具有较大的难度，必要时进行人为修正。本发明的调节阀首次采用以排汽温度为反馈条件控制调节阀开度,以达到控制蒸汽进汽参数。温度控制相对于常规以压力为反馈条件的劣势是具有反馈延迟性，但是能准确满足1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求。汽轮机排汽参数满足1.3MPa，320℃，120t/h的供热需求。
排汽温度目标设定值为320℃，排汽温度死区范围为320～330℃，由于排汽温度调节的滞后性，在技术上认为当温度传感器7所测得排汽温度在320～330℃范围内时，都是符合设定值目标的，此时对第一调节阀1、第二调节阀2的开度控制已满足要求，不需要进一步调节。
进汽主管道第三调节阀5设定目标调节压力值为1.3MPa。
具体调节方法上，在汽轮机启动时，控制器蒸汽再热器出口处第一调节阀1全开，然后开启再热冷端处第二调节阀2调节排汽温度，当再热冷端处第二调节阀2全开后，关小再热器出口处第一调节阀1开度对排汽温度进行调节，以达到对目标蒸汽温度控制；再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀1、第二调节阀2采用延时20秒动作，并采用分层控制。由于单纯再热器出口蒸汽温度满足不了320℃的排汽温度要求，单纯再热冷端出口蒸汽满足不了120t/h的流量要求,(再热器出口蒸汽参数：4.07MPa,温度539℃,再热器出口蒸汽参数高，流量小，单纯靠再热器出口蒸汽满足不了汽轮机的输出功率计排汽温度要求。再热冷端出口蒸汽：4.209MPa,温度356.1℃，再热冷端蒸汽参数低，流量大，单纯靠再热冷端蒸汽在满足汽轮机输出功率的情况下满足不了120t/h的流量要求)。因此需在再热器出口第一调节阀1全开的情况下，再对第二调节阀2进行调节。阀的开启顺序为：第一调节阀1全开，第二调节阀2调节，第二调节阀2全开下达不到要求，第一调节阀1调节。上述调节的好处：避免了两个阀一起调时容易出现的调节发散，导致调不准。
再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀1、第二调节阀2采用点动控制，每次动作2％开度(行程)，温度大致变化2℃左右，使排汽温度接近温度死区，最终达到目标温度。
分层控制主要是应对温度调节时容易出现调节发散的问题，每次动作2％开度没有严格对应温度2℃，进行2％开度的动作后需温度传感器7对排汽温度进行反馈，待反馈结束后再决定是否进行下次2％开度动作。
Claims (10)
1.9MW混温进汽控制排汽温度背压式汽轮机，它包括转子、蒸汽室、汽缸、前支座、后支座和进汽调节阀组，其特征是，汽轮机(8)进汽包括再热器管道进汽和再热冷端管道进汽，再热器管道(9)和再热冷端管道(10)连通成汽轮机蒸汽进汽主管道，汽轮机蒸汽进汽为混温蒸汽，进汽调节阀组包括高压速关阀、调节阀组，其中混温蒸汽经由进汽主管道上设置的第一高压速关阀(3)、第二高压速关阀(4)进入汽轮机做功；再热器管道、再热冷端管道、蒸汽进汽主管道分别设有同步控制的调节阀组，调节阀组分别为再热器出口处第一调节阀(1)、再热冷端出口处第二调节阀(2)及汽轮机本体进汽主管道进口处第三调节阀(5)；
汽轮机还包括针对调节阀的控制系统，控制系统包括控制器和传感器，传感器包括设置于排汽管道(11)上的压力传感器(6)和温度传感器(7)，压力、温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对调节阀进行动作；压力传感器(6)所测得压力信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对第三调节阀(5)进行动作；温度传感器(7)所测得温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对第一调节阀(1)、第二调节阀(2)进行动作。
2.根据权利要求1所述的汽轮机，其特征在于，所述汽轮机拖动发电机，汽轮机与发电机为联轴器直连，汽轮机基本参数及THA运行范围：正常进汽压力3.663MPa，转速为3000rpm，正常进汽温度448.2℃，以75％THA工况点为设计点，汽轮机输出功率在7700KW以上；再热器出口蒸汽参数：4.07MPa,温度539℃,再热器出口蒸汽参数高，流量小；再热冷端出口蒸汽：4.209MPa,温度356.1℃,再热冷端蒸汽参数低，流量大。
3.根据权利要求2所述的汽轮机，其特征在于，进汽主管道第三调节阀(5)设定目标调节压力值为1.3MPa。
4.根据权利要求2所述的汽轮机，其特征在于，再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀(1)、第二调节阀(2)设定目标调节温度值为320℃。
5.根据权利要求4所述的汽轮机，其特征在于，设置排汽温度死区为320～330℃。
6.采用上述汽轮机的温度调节方法，其特征在于，
汽轮机进汽包括再热器管道进汽和再热冷端管道进汽，再热器管道和再热冷端管道连通成汽轮机蒸汽进汽主管道，汽轮机蒸汽进汽为混温蒸汽，进汽调节阀组包括高压速关阀、调节阀组，其中混温蒸汽经由进汽主管道上设置的第一高压速关阀(3)、第二高压速关阀(4)进入汽轮机做功；再热器管道、再热冷端管道、蒸汽进汽主管道分别设有同步控制的调节阀组，调节阀组分别为再热器出口处第一调节阀(1)、再热冷端出口处第二调节阀(2)及汽轮机本体进汽主管道进口处第三调节阀(5)；
汽轮机还包括针对调节阀的控制系统，控制系统包括控制器和传感器，传感器包括设置于排汽管道上的压力传感器(6)和温度传感器(7)，压力、温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对调节阀进行动作；压力传感器(6)所测得压力信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对第三调节阀(5)进行动作；温度传感器(7)所测得温度信号反馈到汽轮机控制系统后，控制器按照目标调节数值对第一调节阀(1)、第二调节阀(2)进行动作；其中，
在汽轮机启动时，控制器控制蒸汽再热器出口处第一调节阀(1)全开，然后开启再热冷端处第二调节阀(2)调节排汽温度，当再热冷端处第二调节阀(2)全开后，关小再热器出口处第一调节阀(1)开度对排汽温度进行调节，以达到对目标蒸汽温度控制；再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀(1)、第二调节阀(2)采用延时20秒动作，并采用分层控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述汽轮机拖动发电机，汽轮机与发电机为联轴器直连，汽轮机基本参数及THA运行范围：正常进汽压力3.663MPa，转速为3000rpm，正常进汽温度448.2℃，以75％THA工况点为设计点，汽轮机输出功率在7700KW以上；再热器出口蒸汽参数：4.07MPa,温度539℃,再热器出口蒸汽参数高，流量小；再热冷端出口蒸汽：4.209MPa,温度356.1℃,再热冷端蒸汽参数低，流量大。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀(1)、第二调节阀(2)采用点动控制，每次动作2％开度(行程)，温度变化2℃。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进汽主管道第三调节阀(5)设定目标调节压力值为1.3MPa；再热器管道和再热冷端管道设置的第一调节阀(1)、第二调节阀(2)设定目标调节温度值为320℃。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，设置排汽温度死区为320～330℃。
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